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标  题: 第三章 最初三分钟
发信站: 哈工大紫丁香 (2002年07月16日20:13:50 星期二), 站内信件


第三章 最初三分钟



    像历史学家一样，宇宙学家认识到开启未来的钥匙在于过去。前一章已经解
    释了热力学定律是如何指出宇宙寿命是有限的。整个宇宙起源于大约 150 
    亿年前的一次大爆炸，而且这个事件确定了宇宙朝着它最终归宿演变的方式。
    这已是几乎所有科学家公认的观点。只要考虑到宇宙是怎样开始的，再研究
    一下原初阶段出现的各种过程，就可找到有关遥远未来的一些关键性线索。


    宇宙并非永恒存在，而是从虚无创生的思想在西方文化中可以说是根深蒂固。
    虽然希腊哲学家曾考虑过永恒宇宙的可能性，但是，所有西方主要的宗教一
    直坚持认为宇宙是上帝在过去某个特定时刻创造的。


    大爆炸理论的科学性令人不得不信服。最直接的证据来自对遥远星系光线特
    征的研究。20年代，天文学家埃德温·哈勃( Edwin Hubble )研究了维斯托·
    斯里弗( Vesto Slipher )所作的观测。他注意到，远星系的颜色比近星系
    的要稍红些。哈勃仔细测量了这种红化，并作了一张图。他发现，这种红化
    是系统性的，星系离我们越远，它就显得越红。


    光的颜色与它的波长有关。在白光光谱中蓝色光位于短波端，红色光位于长
    波端。遥远星系的红化意味着它们的光波波长已稍微变长了。在仔细测定许
    多星系光谱中特征谱线的位置后，哈勃证实了这个效应。他认为，光波变长
    是由于宇宙正在膨胀的结果。哈勃的这个重大发现奠定了现代宇宙学的基础。


    膨胀中宇宙的性质使许多人困惑不解。从地球的角度来看，好像遥远的星系
    都正飞快地远离我们而去。但是，这并不意味着地球是宇宙的中心。平均而
    言，宇宙不同地方的膨胀图象都是相同的。每个星系，或更准确地说每个星
    系团都彼此远离。我们最好把它想象成星系间的空间在伸长或膨胀，而不是
    星系在空间中运动。


    空间可以伸长这一事实看上去似乎离奇古怪，不过这却是 1915 年爱因斯坦
    广义相对论发表以来科学家们早就熟知的概念。广义相对论认为，引力实际
    上是空间（严格地说是时空）弯曲或变形的一种表现。从某种意义上来说空
    间是有弹性的，可以按某种方式弯曲或伸长，具体情况取决于引力的排列。
    这种思想已为观测所充分证实。



    图3-1 一维膨胀宇宙模型 钮扣代表星系，橡皮带代表空间，橡皮带伸长时
    钮扣彼此远离，伸长所起的作用是使沿橡皮带传播的波的波长变长。这对应
    于哈勃所发现的光的红移。


    膨胀空间的基本概念可通过一项简单的模拟来加以理解。想象在一条松紧带
    上缝有一排钮扣（图3-1）。现在假定从松紧带的两端把它拉长，结果所有
    的钮扣都彼此远离。不论我们选择从哪个钮扣来看，它邻侧的钮扣似乎都在
    远离，而且这种膨胀是处处相同的，不存在特殊的中心。当然，我们在画这
    排钮扣时，它有—个中心钮扣，但这与系统的膨胀方式毫不相干。只要把这
    条带钮扣的松紧带无限加长，或环成一个圆圈，这个中心点便不存在了。


    从任意一个钮扣来看，离它最近的钮扣以某种速度退行，再下一个钮扣则以 
    2 倍速度退行，依次类推。在你看来，钮扣离得越远，它退行得越快。因此，
    这种膨胀意味着退行速率与距离成正比——这是一个极为重要的关系。借助
    这个图象，我们现在就可想象出光波是如何在膨胀空间中或星系间传播的。
    当空间伸长时，光波波长也跟着变长，这就解释了宇宙学红移现象。哈勃发
    现，红移量与距离成正比，同这个简单的图象模拟结果完全一致。


    如果宇宙正在膨胀，它在过去必定比较小。哈勃的观测和后来进行的大量更
    好的观测提供了测量膨胀速度的方法。如果能倒放这部“宇宙影片”，我们
    会发现，所有的星系在遥远的过去是聚合在一起的。根据现在的膨胀速度，
    我们可推断这种聚合状态必定出现在好几十亿年前。不过，这个数字要说得
    准并不容易。原因有两个。首先，因受到各种误差的影响，很难测得精确。
    即使现代望远镜已大大扩展被研究星系的数目，但测定膨胀速度仍有上下一
    倍的不确定性，而且这还是个有激烈争议的问题。



    图 3-2 宇宙膨胀速度大致按图示的方式随时间逐步减小。在这个简单模型
    中，时间轴上标上O的那一点的膨胀速度为无限大，它对应着大爆炸。


    其次，宇宙膨胀的速度会随时间而发生变化，这一点与引力有关。引力作用
    于星系之间，实际上它作用于宇宙中一切形式的物质和能量之间。引力起刹
    车的作用，阻止星系往外跑，这使膨胀速度随时间逐渐变小。结论是宇宙在
    过去必定比现在要膨胀得快。如果就宇宙某个代表性区域画出一张尺度对应
    时间的关系图，我们便得到一条由图 3-2 表示的普通曲线。从这幅图我们
    可以看出，宇宙从高度压缩的状态开始十分迅速地膨胀，随着时间的推移，
    物质密度会因体积的增大而逐渐减小。如果把这幅图一直追溯到宇宙创世时
    刻（图中原点），它意味着宇宙起源时尺度为零，而膨胀速度为无限大。换
    句话说，组成今天我们见到的所有星系的物质都是从一个点以极快速度爆炸
    而产生的！这是对所谓大爆炸理论的理想化描述。根据这一观点，今天我们
    所观测到的宇宙膨胀是原初爆炸的某种遗迹。


    把这条曲线一直追溯到宇宙创世时刻是不是有道理呢？许多宇宙学家对此深
    信不疑。根据我在上一章中讨论过的，假定宇宙曾有过一个开端，那么大爆
    炸肯定是真实的。如果确实如此，则曲线的起点所标志的不仅仅是一次爆炸。
    记住这里图中所表示的爆炸是空间本身的爆炸，所以零体积并不意味着物质
    被压缩至无限大的密度，而是指空间被压缩到不复存在。换句话说，大爆炸
    是空间的起源，也是物质和能量约起源。最重要的是要认识到，事先并不存
    在使大爆炸得以发生的空虚的东西。


    现在把同样的基本思想用到时间上来。物质的无限大密度和无限压缩的空间
    也标志着时间的边界，其理由是，在引力的作用下，时间和空间都拉长了。
    这个效应也是爱因斯坦广义相对论的结论，并已得到实验验证。大爆炸时的
    条件意味着时间的无限弯曲，所以，时间（还有空间）的实际概念不能外推
    到大爆炸之前。看来我们不得不得出这样的结论，即大爆炸是一切——空间、
    时间、物质和能量的最初开端。如果要问（许多人就是这样问的）大爆炸以
    前发生了什么，或者问什么引起了大爆炸，这显然是没有意义的。不存在以
    前。在没有任何时间的地方，也没有任何常识中的因果关系。


    如果大爆炸理论仅仅依托于宇宙膨胀这单一证据的话，那末很可能许多宇宙
    学家会抛弃它，因为这种宇宙起源理论有着奇特的内涵。然而，1965年出现
    了另一个支持大爆炸理论的重要证据，即发现宇宙沐浴在一种热辐射之中。
    这种辐射以相同的强度从空间的各个方向射向地球。它的谱与达到某种热动
    平衡态的熔炉内的发光情况精确相符。这种辐射就是物理学家所熟知的“黑
    体”辐射。由于符合程度非常之好，因而不可能是一种巧合。由此我们得出
    这样的结论：宇宙曾一度处于平衡状态，处处都有相同的温度。


    对背景热辐射的测量表明，它的温度大约比绝对零度（约等于 -273 度）高 
    3 开，但这个温度随时间在缓慢变化。随着宇宙的膨胀，它按一个简单的公
    式冷却；半径增加一倍，温度下降一半。这是红移效应的另一个结果，它表
    明辐射波长随宇宙膨胀而变长。平均而言，低温辐射的波长比高温辐射来得
    长。还有，要是把这部影片往回放，宇宙在过去必然要热得多。大爆炸后 
    30 万年左右，宇宙的温度约为 4000 开，这足以使所有物质汽化，并创造
    出热平衡所必需的熔炉条件。宇宙背景热辐射至今仍然保持完美的黑体谱这
    一事实表明，从大爆炸后的 30 万年以来，辐射几乎一直在平稳地传播着，
    没有受到任何干扰。与大爆炸后已过去的 150 亿年左右的历史比起来，30 
    万年是很早的时期。这意味背景热辐射是宇宙原初阶段的直接遗迹，可以把
    它看作为宇宙诞生时炽热光焰的余辉。


    宇宙背景辐射的特性不仅仅是有黑体谱的形式，而且在整个天空中它极其均
    匀。这种辐射的温度和强度在空间不同方向上的变化之小甚至不超过十万分
    之一，表明宇宙在大尺度上必定是极其均匀的，因为在某个空间区域或某个
    特殊方向上有任何系统性的物质成团，都会通过温度的变化反映出来。另一
    方面，我们知道宇宙不是完全均匀的。物质集聚成星系，星系常常形成星系
    团。这些星系团又进一步构成超星系团。在好几百万光年的尺度上，宇宙呈
    一种泡状结构，也就是在一些巨大的空洞周围包围着星系膜和星系纤维。


    必定有某种原因使宇宙的大尺度成团性从非常均匀的原始状态成长起来。虽
    然科学家们提出过各种可能的物理机制，但最可能的解释也许是引力的缓慢
    吸引作用。如果大爆炸理论是正确的，我们可望找到隐匿在宇宙背景热辐射
    中初期成团过程的某些证据。1992 年，美国宇航局的COBE卫星（宇宙背景
    探测卫星）指示这种辐射并不是完全均匀的，在天空的不同区域，它们无疑
    有着强度的起伏或者说变化。这些极小的不规则性看来就是超级成团过程温
    和的开端。背景辐射可靠地保存了极早时期原初凝聚的痕迹，它所记录的内
    容证明了宇宙并不是始终以我们今天所见到的特定方式构成的。物质聚集成
    星系和恒星是一个演化过程，从几乎完全均匀的原初状态开始便长时间来一
    直在发生着。


    最后还有一个证实炽热高密度宇宙起源理论的证据。只要知道今天热辐射的
    温度，很容易计算出宇宙诞生后约 1 秒时各处的温度约为 100 亿度，这对
    现有的原子核的合成来说也是太高了。那时，物质必定被撕裂成最基本的成
    分，形成一锅基本粒子汤，诸如质子、中子和电子。但是，随着这锅汤变冷，
    核反应就可能出现了。特别是，中子和质子就很容易成对聚合在一起。接下
    来，这些粒子对便合成元素氦的核。计算表明，氦核的活动延续了大约 3 
    分钟（这就是温伯格一书书名的由来），并大约有四分之一物质的质量聚合
    成氦。这个过程用完了所有可利用的中子。余下的核子——没有聚合的质
    子——自然就成了氢原子核。因此，这一理论预言宇宙应当由大约 75% 的
    氢和 25% 的氦组成，这与天文测量结果极为吻合。


    原初核反应也可能产生极少量比较重的元素，如锂和碳。重元素的总量不到
    宇宙物质的百分之一，但它们大多数并不是大爆炸的产物。相反，它们的形
    成要晚得多，而且是在恒星内部形成的，形成方式我将在第四章中进行讨论。


    把宇宙膨胀、宇宙背景热辐射和化学元素的相对丰度综合在一起，便成为支
    持大爆炸理论的强有力的证据。不过，还存在许多悬而末决的问题。例如，
    现在宇宙为什么恰恰以这样的速度在膨胀，换句话说，大爆炸为什么如此之
    大？早期宇宙为什么如此均匀？空间各个方向和不同区域中的膨胀速度为什
    么这样类同？宇宙背景辐射探测卫星所发现的少量密度涨落对星系形成至关
    重要，而这又是如何起源的？


    近年来为揭开这些奥秘，人们付出了巨大的努力，所采取的途径是把大爆炸
    基本理论与高能粒子物理的最新概念相结合。需要强调的是，这种“新宇宙
    学”所依赖的科学基础，其可靠性还远不及前面所讨论的话题。特别是，这
    些饶有趣味的过程所对应的粒子能量大大超过了迄今任何已直接观测到的结
    果，而涉及的宇宙时期所对应的是宇宙刚诞生后远小于一秒的极短暂时刻。
    那时的条件很可能异常极端，因而唯一合适的途径就是几乎完全只根据理论
    思想来建立数学模型。


    这种新宇宙学的关键假设是，可能发生过一种称之为暴胀的过程。它的基本
    思想是，在第一秒刚开始的某一时刻，宇宙的尺度突然急剧猛增（暴胀）。
    为弄清楚这个假设带来些什么，再看一下图 3-2 。图上的曲线始终是向下
    弯的，这表明尽管任意给定的某个空间区域的尺度在增加，但这种增加的速
    率在减小。与此相反，暴胀意味着在一个很短的时期内，膨胀速度实际上在
    加快。图 3-3 （不按比例地）表示丁这种情况。最初，膨胀是缓馒的，然
    后它加快速度，有一小段曲线笔直向上，最后曲线恢复它的正常走向。但是，
    图中表示的空间区域的尺度大大超过图 3-2 曲线上同一位置的尺度（比这
    里面的大得多）。



    图 3-3 暴胀演化图象 按这个理论，宇宙在大爆炸中起源后不久，它的尺度
    便突然增大。图中的垂直方向比例已被大大缩小。暴胀相之后，膨胀速度不
    断减小，其变化方式与图 3-2 所示的情况非常相似。


    为什么宇宙表现出这样诡异的行为？请记住，曲线向下弯曲是由于引力的吸
    引对膨胀起刹车作用的结果。向上弯曲可设想成一种反引力，或斥力，它造
    成宇宙的尺度增长得越来越快。虽然反引力似乎是一种异端邪说，但一些近
    代纯理论研究表明，在极早期宇宙由于极端温度和极端密度条件占主导地位，
    这种效应可能曾经出现过。


    在讨论暴胀是怎么回事之前，先说明一下为什么能用暴胀说来解开前面列举
    的一些宇宙难题。首先，逐步升级的膨胀可以令人信服地说明大爆炸为什么
    如此之大。反引力效应是一种不稳定过程，即失控过程，这就是说宇宙尺度
    呈指数式增加。从数学上说，这意味着一个给定的空间区域在每个固定时间
    周期里尺度扩大一倍，我们称这种周期为 1 个滴答。 2 个滴答之后尺度增
    大到 4 倍； 3 个滴答，尺度增加到 8 倍；10 个滴答，这个空间区域膨胀
    到 1000 倍以上。因此，一个给定空间区域以逐步升级的速率如气球般地膨
    胀。计算表明，暴胀纪元末的膨胀速度非常接近于测量值（我将在第六章中
    严格地解释它的含义）。


    暴胀造成的尺度急剧猛增也为宇宙均匀性提供了一种现成的解释机制。任何
    初始不规则性会被这种空间扩展平滑掉，这非常像一只汽球，当它胀大时其
    上的皱纹便会消失。同样，不同方向上早期膨胀速度的任何变化也很快被暴
    胀所淹没，因为暴胀在各个方向上都有相同的作用力，最后，宇宙背景辐射
    探测卫星所揭示的微小不规则性可用暴胀也许并不是处处都在同一瞬间结束
    这一事实得到解释（其理由后面马上就要讨论），所以某些区域比其他区域
    会暴胀得稍多一些。


    现在来举一些数字。在最简单的暴胀理论中，暴胀力（反引力）变得异常之
    强，使得大约每隔100亿亿亿亿分之一秒（10-34 秒）宇宙尺度就扩大一倍。
    这几乎是个无限小的时间间隔，它就是前面所说的 1 个滴答。仅仅 100 个
    滴答后，一个原子核大小的区域就会暴胀到大约 l 光年的直径。这足以轻
    而易举地解决上面讨论的各种难题。


    人们运用亚原子粒子物理理论发现了几种会导致暴胀行为的可能机制。所有
    这些机制都用到被称为量子真空的概念。为了理解什么是量子真空，首先必
    须知道量子物理的某些知识。量子理论是自发现诸如热和光之类电磁辐射性
    质的时候开始发展起来的。虽然电磁辐射以波的形式在空间中传播，然而有
    时它会表现出类似粒子的行为，特别是光的发射和吸收以一份份微小能量或
    量子的形式出现。电磁波情况下的量子称为光子。这种波和粒子性质的奇持
    混合有时称为波粒两象性。现已证明，这适用于原子尺度和亚原子尺度上的
    一切物理实体。因此，通常认为是粒子的东西，如电子，光子和中子，或者
    甚至整个原子，都会表现出类似于波的行为。


    量子理论的基本原则是沃纳·海森伯( Werner Heisenberg ) 的不确定原理。
    根据这一原理，量子物体的所有属性都不具有完全确定的值。例如，一个光
    子或一个电子不可能同时具有确定的位置和确定的动量。对一确定的时刻，
    它也不可能有确定的能量。这里我们关心的是能量不确定性。尽管在宏观世
    界里能量是守恒的（它既不能创造也不会消失），但是在亚原子量子领域里
    这个定律就失效了。能量可随时自发出现无法预言的变化。所考虑的时间间
    隔越短，这种量子随机涨落就越大。实际上，粒子可以从我们不知道的某个
    地方借来能量，只要这份能量马上归还就行。海森伯不确定原理的准确数学
    形式要求大宗的能量借贷必须很快归还，而少量的借贷则可保留较长的时间。


    能量的不确定性会引出一些奇怪的效应，诸如光子那样的粒子可以突然从虚
    无中生成，不过过后它又马上再度消失，出现这种现象的概率便是上述奇怪
    效应中的一种。这种粒子依靠借来的能量，因而也是依靠借来的时间得以生
    存。我们看不到它们是因为它们只是闪电般地一现即没，但是又确实在原子
    系统的特性中留下它们曾存在过的痕迹，而这些痕迹是可以测量的。事实上，
    通常认为的真空确实充满着川流不息的一群群这类瞬时存在的粒子，它们不
    仅有光子，还有电子、质子相别的所有粒子。为了把这种瞬时粒子与我们比
    较熟悉的永久粒子相区别，前者称为“虚”粒子，而后者则称为“实”粒子。


    除瞬时性外，虚粒子与实粒子是完全相同的。实际上，如果用某种方法从外
    界补充足够的能量偿还海森伯能量借贷的话，那么虚粒子就有可能升格为实
    粒子，而且与其他同种实粒子没有任何区别。例如，一个虚电子在典型情况
    下只能存在大约 10-21 秒。 在它短促的生存期中，虚电子并非静止不动，
    它在消失之前可以走过 10-11 厘米的距离（作为比较，原子的直径约为 
    10-8 厘米）。如果这个虚电子在这么短的时间内得到能量（譬如说从电磁
    场），它就未必会消失，而是可以作为一个完全普通的电子继续存在。


    尽管看不见这些虚粒子，但它们实实在在存在于真空之中。这不仅因为真空
    包含一个潜在的永久性粒子库，还因为尽管它们以半真半虚的形式出现，这
    些幽灵般的量子实体依然会留下它们的活动痕迹，而且可以探测到。例如虚
    光子的效应之一是使原子的能级发生极少量的偏移。它们也能使电子磁矩发
    生同样细微的变化。这些细微然而却很重要的变化已用光谱技术精确地测量
    到。


    考虑到亚原子粒子一般不自由移动，但要受到各种与粒子种类有关的力的作
    用，对上述简单的量子真空图象要作些修正。这种种力也在相应的虚粒子之
    间发生作用。因此，也许存在不止一种真空态。许多可能的“量子态”的存
    在是量子物理的普遍特征。最为熟知的是原子的各种能级。这里，一个绕原
    子核转动的电子可以有某些非常确定的能态，而这些能态又对应着确定的能
    量。最低的能级称为基态，它是稳定的。较高的能级称为激发态，它们是不
    稳定的。如果一个电子闯入一个较高的能态，它会向下跃迁返回基态，而跃
    迁的途径可以不止一种。这种激发态有很确定的“衰变”半衰期。


    类似的原理适用于真空。它可以有一种或多种激发态。这些激发态有各不相
    同的能量，不过它们的实际表象完全相同，即都是真空。最低的能态，也就
    是基态，有时称为“真”真空，以反映它是稳定态这一事实，大体上对应今
    天宇宙的真空区域。激发真空则称为“伪”真空态。


    应当说，伪真空态仍然是一种纯理论的观念，其性质在很大程度上取决于所
    用的特定理论。但是，伪真空态很自然地出现在现今所有试图统一各种自然
    力的理论中。现在已确认的基本力看来有 4 种：日常生活所熟悉的引力和
    电磁力，以及两种短程核力——弱力和强力。这份清单过去还要长些。例如，
    电和磁就曾被看作是截然不同的东西，


    电与磁的统一过程开始于 19 世纪初。当时，汉斯·克里斯琴·奥斯特(
    Hans Christian Oersted )发现电流产生磁场，而迈克尔·法拉第( Michel
    Faraday )则发现运动的磁铁会产生电流。很清楚，电与磁是有内在联系的。
    但是，直到 19 世纪 50 年代，詹姆斯·克拉克·麦克斯韦( James Clerk
    Maxwell )才指示了这种联系的细节。麦克斯韦通过一组数学方程精确描述
    这些“电磁”现象，并预言电磁波的存在。不久，人们便意识到光也是这种
    波的一个例子，而且还应当存在其他形式的波，如射电波和 X 射线。因此，
    表面上两种不同的自然力——电力和磁力——原来是单一电磁力的两种表现，
    它有着自身特有的一些现象。


    最近几十年来，这种统一过程有了更深入的发展。根据现在的认识，电磁力
    和弱核力是有联系的，是单一“电弱”力的组成部分。许多物理学家相信、
    作为所谓大统一理论的一部分，将来也会证明强力与电弱力有联系。不仅如
    此，所有 4 种力可能在某种足够深的层次上合成为单一的超力。


    企图统一电弱力和强力的一些大统一理论预言了一种最有前途的暴胀力。这
    些理论的一个关键特征是，伪真空态的能量大得惊人：典型情况是，1 立方
    厘米的空间含有 1087 焦耳的能量！甚至一个原子的体积也会拥有 1062 焦
    耳的能量。一个受激原子却只具有 10-18 焦耳左右的能量，两者相比，后
    者简直是微乎其微。因此，要激发真空，需要极大的能量，而在今天的宇宙
    中我们不企望会找到这种状态。另一方面，一旦有了大爆炸的极端条件，这
    些数字就比较说得通了。


    与伪真空联系在一起的巨大能量具有强大的引力效应。这是因为能量具有质
    量，这一点爱因斯坦已经为我们指出了，所以它可以像正常物质一样受引力
    吸引。量子真空的巨大能量拥有巨大的吸引力：1 立方厘米伪真空的质量重
    达 1064 吨，这比今天整个可观测宇宙的质量（约 1048 ）还大！这种异常
    的引力对暴胀的产生毫无用处，后者要求某种反引力过程。但是，巨大的伪
    真空能量是和同等巨大的伪真空压力联系在一起的，而正是这种压力起着奇
    妙的作用。通常，我们并不把压力看作为引力源，但这种压力却是一种引力
    源。在一般物体中，物体压力的引力效应与物体质量的引力效应相比是微不
    足道的。例如，人体重量中只有不到十亿分之一是由地球内部压力产生的，
    不过，这种效应确实存在，而且在一个压力极其巨大的系统中，压力引力可
    以与质量引力相比拟。


    在伪真空的情况下，既有巨大的能量，又有与之相仿的巨大压力，它的相互
    争夺对引力的支配权，但是，关键的性质在于压力是负的。伪真空起的作用
    不是排斥而是吸引。现在，负压力产生负引力效应，这就是所谓的反引力。
    因此，伪真空的引力作用归结为它的能量的巨大吸引效应和它的负压力的巨
    大排斥效应之间的竞争。最终压力获得了胜利，其净效应是产生一种非常大
    的排斥力，它可以在一刹那间把宇宙冲开。就是这种庞大的暴胀推力，使宇
    宙的尺度以极快的速度即每 10-34 秒增大一倍。


    就内禀性质来说，伪真空是不稳定的。像所有的激发量子态一样，它要发生
    衰变以回到基态——真真空。在几十个滴答之后，它就可能衰变。作为一种
    量子过程，它必然表现出上面讨论过的无法避免的不可预测性和随机涨落，
    这些性质都与海森伯不确定原理有关。这意味着衰变的发生就整个空间而言
    不是均匀的，而是会有涨落。某些理论家认为，这些涨落可能就是宇宙背景
    辐射探测卫星观测到的强度起伏的缘由。


    在伪真空衰变后，宇宙重新恢复它正常的减速膨胀，由暴胀进入爆炸。封闭
    在伪真空中的能量得以释放，并以热的形式出现。由暴胀产生的巨大膨胀使
    宇宙冷却，直到温度十分接近绝对零度，然后暴胀的突然结束再次把宇宙加
    热到 1028 度的极高温度。今天，这个巨大的热库已几乎完全消失，残留下
    来的就是宇宙背景热辐射。作为真空能量释放的副产品，量子真空中的许多
    虚粒子获得其中的一部分能量，并转变成实粒子。这些粒子的遗骸留存至今，
    成为组成你、我、银河系和整个可观测宇宙的 1048 吨物质。


    许多一流宇宙学家相信，暴胀宇宙的演化图象是正确的。如果是这样，那就
    意味着仅经过 10-32 秒之后，决定宇宙基本结构和物理成分的过程，便已
    告完成了。字宙在暴胀后肯定经受过亚原子层次上的许多附加变化，使原初
    物质发展成粒子和原子，而正是这些粒子和原子组成了现代宇宙的原材料。
    这些进一步的附加变化一直是重点研究的课题。但是，大多数附加的物质过
    程仅在约最初三分钟后便告完成，这一点已经解释过了。


    最初三分钟与最终结局有什么关联？正像射向靶子的子弹，其命运主要取决
    于枪瞄得是否准，宇宙的命运则完全取决于它的初始条件，两者完全一样。
    下面我们将会看到，宇宙从初始原点开始膨胀的方式，及大爆炸产物的性质，
    是怎样决定了宇宙的最终命运。宇宙的创生和终结是不可分割地相互交织在
    一起的。






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